目錄

第1章設(shè)計(jì)目標(biāo)

1.1運(yùn)行環(huán)境

1.2設(shè)計(jì)目標(biāo)

1.2.1系統(tǒng)功能

1.2.2設(shè)計(jì)成果

1.2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.3本章小結(jié)

第2章配置開(kāi)發(fā)環(huán)境

2.1考慮因素

2.2所需工具

2.3安裝開(kāi)發(fā)工具

2.3.1為Windows安裝開(kāi)發(fā)工具

2.3.2為L(zhǎng)inux安裝開(kāi)發(fā)工具

2.4配置VSCode

2.5整體測(cè)試

2.6本章小結(jié)

第3章啟動(dòng)操作系統(tǒng)

3.1設(shè)計(jì)目標(biāo)

3.2加載操作系統(tǒng)到內(nèi)存

3.2.1實(shí)模式

3.2.2啟動(dòng)流程

3.2.3最小的操作系統(tǒng)

3.2.4加載操作系統(tǒng)的其余部分

3.3檢查系統(tǒng)內(nèi)存大小

3.4進(jìn)入保護(hù)模式

3.4.1保護(hù)模式

3.4.2分段機(jī)制

3.4.3段描述符

3.4.4段描述符表

3.4.5進(jìn)入保護(hù)模式

3.5讓內(nèi)核打印啟動(dòng)信息

3.5.1解析可變參數(shù)

3.5.2格式化生成字符串

3.5.3打印輸出

3.6本章小結(jié)
第4章內(nèi)存管理

4.1管理物理內(nèi)存

4.1.1選擇內(nèi)存區(qū)域

4.1.2定義位圖結(jié)構(gòu)

4.1.3實(shí)現(xiàn)相關(guān)接口

4.1.4開(kāi)關(guān)中斷保護(hù)

4.1.5初始化內(nèi)存管理

4.2開(kāi)啟分頁(yè)機(jī)制

4.2.1工作原理

4.2.2創(chuàng)建頁(yè)表并啟用

4.3頁(yè)的分配與釋放

4.3.1開(kāi)啟效果

4.3.2分配虛擬頁(yè)

4.3.3釋放虛擬頁(yè)

4.4測(cè)試效果

4.4.1內(nèi)存映射分析

4.4.2權(quán)限分析

4.5本章小結(jié)

第5章異常管理

5.1異常簡(jiǎn)介

5.1.1什么是異常

5.1.2處理流程

5.2捕獲除0異常

5.2.1異常類型

5.2.2初始化異常系統(tǒng)

5.3解析異常棧幀信息

5.3.1壓棧過(guò)程

5.3.2手動(dòng)壓棧

5.3.3解析壓棧內(nèi)容

5.4解析錯(cuò)誤碼

5.4.1選擇子相關(guān)錯(cuò)誤碼

5.4.2頁(yè)異常錯(cuò)誤碼

5.4.3運(yùn)行效果

5.5本章小結(jié)

第6章實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程運(yùn)行

6.1實(shí)現(xiàn)內(nèi)核鏈表

6.1.1定義結(jié)點(diǎn)

6.1.2定義鏈表

6.1.3鏈表操作

6.2創(chuàng)建進(jìn)程

6.2.1進(jìn)程簡(jiǎn)介

6.2.2進(jìn)程與TSS

6.2.3創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)個(gè)進(jìn)程

6.3實(shí)現(xiàn)進(jìn)程切換

6.3.1進(jìn)程切換效果

6.3.2sys_yield實(shí)現(xiàn)

6.3.3配置TSS

6.3.4深入分析切換過(guò)程

6.4讓進(jìn)程能夠睡眠

6.4.1睡眠效果

6.4.2讓進(jìn)程進(jìn)入睡眠

6.4.3創(chuàng)建空閑進(jìn)程

6.4.4讓進(jìn)程從睡眠中喚醒

6.5進(jìn)程調(diào)度算法

6.5.1問(wèn)題現(xiàn)象

6.5.2時(shí)間片輪轉(zhuǎn)

6.5.3調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)

6.5.4運(yùn)行效果

6.6本章小結(jié)

第7章進(jìn)程的同步與互斥

7.1互斥鎖

7.1.1實(shí)現(xiàn)原理

7.1.2實(shí)現(xiàn)互斥鎖

7.1.3應(yīng)用示例

7.2信號(hào)量

7.2.1實(shí)現(xiàn)原理

7.2.2實(shí)現(xiàn)信號(hào)量

7.2.3應(yīng)用示例

7.3本章小結(jié)

第8章屏幕顯示與鍵盤(pán)讀取

8.1屏幕顯示

8.1.1顯示原理

8.1.2驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)

8.2讀取鍵盤(pán)

8.2.1實(shí)現(xiàn)原理

8.2.2驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)

8.3構(gòu)造tty

8.3.1實(shí)現(xiàn)原理

8.3.2設(shè)備緩存

8.3.3驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)

8.3.4運(yùn)行效果

8.4改進(jìn)日志輸出

8.5本章小結(jié)
第9章讀寫(xiě)硬盤(pán)

9.1工作原理

9.1.1硬盤(pán)連接

9.1.2邏輯結(jié)構(gòu)

9.1.3LBA尋址

9.1.4分區(qū)表

9.2驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)

9.2.1基本交互接口

9.2.2硬盤(pán)初始化

9.2.3中斷配置

9.2.4讀寫(xiě)硬盤(pán)

9.2.5其他接口

9.3運(yùn)行效果

9.4互斥問(wèn)題

9.5本章小結(jié)

第10章統(tǒng)一管理設(shè)備

10.1實(shí)現(xiàn)原理

10.1.1問(wèn)題分析

10.1.2實(shí)現(xiàn)原理

10.2接口層實(shí)現(xiàn)

10.2.1定義設(shè)備結(jié)構(gòu)

10.2.2實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層

10.2.3導(dǎo)入設(shè)備驅(qū)動(dòng)

10.3運(yùn)行效果

10.4修改日志輸出

10.5本章小結(jié)

第11章讀寫(xiě)設(shè)備文件

11.1實(shí)現(xiàn)原理

11.1.1設(shè)備命名

11.1.2轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)

11.2設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

11.2.1定義文件結(jié)構(gòu)

11.2.2接口實(shí)現(xiàn)

11.2.3效果分析

11.3運(yùn)行效果

11.4本章小結(jié)

第12章讀寫(xiě)普通文件

12.1基本概念

12.1.1文件

12.1.2文件系統(tǒng)

12.2FAT文件系統(tǒng)

12.2.1鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)

12.2.2存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

12.3接口實(shí)現(xiàn)

12.3.1掛載文件系統(tǒng)

12.3.2遍歷目錄

12.3.3刪除文件

12.3.4打開(kāi)和關(guān)閉文件

12.3.5讀取和寫(xiě)入文件

12.4多級(jí)目錄

12.5本章小結(jié)

第13章文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

13.1讓進(jìn)程管理自己的文件

13.1.1實(shí)現(xiàn)原理

13.1.2具體實(shí)現(xiàn)

13.2提供統(tǒng)一的文件訪問(wèn)接口

13.2.1實(shí)現(xiàn)原理

13.2.2具體實(shí)現(xiàn)

13.3運(yùn)行效果

13.4本章小結(jié)

第14章從硬盤(pán)加載程序執(zhí)行

14.1構(gòu)建應(yīng)用程序

14.1.1構(gòu)建流程

14.1.2創(chuàng)建工程

14.1.3構(gòu)建結(jié)果

14.2加載應(yīng)用程序

14.2.1進(jìn)程地址空間

14.2.2ELF文件格式

14.2.3加載過(guò)程實(shí)現(xiàn)

14.2.4運(yùn)行效果

14.3向進(jìn)程傳遞參數(shù)

14.3.1參數(shù)傳遞原理

14.3.2參數(shù)傳遞實(shí)現(xiàn)

14.3.3運(yùn)行效果

14.4本章小結(jié)

第15章實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用

15.1基本概念

15.1.1系統(tǒng)調(diào)用

15.1.2用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)

15.2特權(quán)級(jí)設(shè)置

15.2.1特權(quán)級(jí)劃分

15.2.2特權(quán)級(jí)機(jī)制

15.2.3特權(quán)級(jí)配置

15.2.4保護(hù)機(jī)制

15.3實(shí)現(xiàn)原理

15.4添加msleep()

15.4.1構(gòu)造系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)

15.4.2執(zhí)行Trap指令

15.4.3執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用

15.4.4運(yùn)行效果

15.5添加更多系統(tǒng)調(diào)用

15.5.1添加方法

15.5.2運(yùn)行效果

15.6本章小結(jié)

第16章支持內(nèi)存分配和printf()打印

16.1Newlib的底層依賴

16.1.1什么是C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)

16.1.2樁函數(shù)

16.2支持動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配

16.2.1基本原理

16.2.2實(shí)現(xiàn)sbrk()系統(tǒng)調(diào)用

16.2.3運(yùn)行效果

16.3支持printf()打印

16.3.1基本原理

16.3.2具體實(shí)現(xiàn)

16.3.3運(yùn)行效果

16.4本章小結(jié)

第17章實(shí)現(xiàn)命令行解釋器

17.1shell的功能

17.2實(shí)現(xiàn)原理

17.3具體實(shí)現(xiàn)

17.3.1打開(kāi)文件描述符

17.3.2讀取命令行

17.3.3解析命令

17.3.4判斷是否是內(nèi)置命令

17.3.5執(zhí)行內(nèi)置命令

17.4運(yùn)行效果

17.5本章小結(jié)

第18章進(jìn)程的創(chuàng)建與退出

18.1創(chuàng)建測(cè)試工程

18.1.1創(chuàng)建工程結(jié)構(gòu)

18.1.2編譯結(jié)果分析

18.2利用fork()創(chuàng)建子進(jìn)程

18.2.1fork()簡(jiǎn)介

18.2.2實(shí)現(xiàn)原理

18.2.3實(shí)現(xiàn)fork()系統(tǒng)調(diào)用

18.2.4實(shí)現(xiàn)getpid()系統(tǒng)調(diào)用

18.2.5運(yùn)行效果

18.3利用execve()加載可執(zhí)行程序

18.3.1execve簡(jiǎn)介

18.3.2實(shí)現(xiàn)原理

18.3.3實(shí)現(xiàn)execve()系統(tǒng)調(diào)用

18.3.4實(shí)現(xiàn)sys_execve()

18.3.5execve()執(zhí)行流程

18.3.6運(yùn)行效果

18.4進(jìn)程退出

18.4.1相關(guān)系統(tǒng)調(diào)用

18.4.2實(shí)現(xiàn)_exit()系統(tǒng)調(diào)用

18.4.3實(shí)現(xiàn)wait()系統(tǒng)調(diào)用

18.4.4設(shè)置root_task

18.4.5運(yùn)行效果

18.5支持加載程序運(yùn)行
18.6進(jìn)程異常退出

18.7多個(gè)shell同時(shí)運(yùn)行

18.8本章小結(jié)